Remote control system of stepper motor based on the ESP32 developer board

Abstract

The stepper motor is a unit of a control system to achieve the goal of convenient use and precise control, which greatly facilitates our life and improves the level of the modern high-tech industry. In particular, multiple stepper motors may be joined in a system and work together with a remote-control program, which greatly improves the flexibility and applicability of the equipment. In real life, multiple stepper motors are used together more often. For example, a 3D printer, using three stepping motors at the same time, the x-axis, the y-axis, and the z-axis, can determine the left side of the space and accurately print the 3D three-dimensional object we need. By adding a remote-control system, we can control the movement of the motor in real time and can replace humans to complete complex and high-precision work. For example, endoscopes are often used in medicine, when the endoscope needs to make micro adjustments in position, we can use remote control to make real-time adjustments. The project of using ESP32 to control multiple stepper motors and uses python language to write programs based on microPython firmware to realize remote control of multiple stepper motors is introduced. The speed and direction of the stepper motor can be adjusted and controlled by pulse signals. The clock system of ESP32 can generate pulse signal PWM, ESP32 comes with a WiFi module, which can support remote control. The speed of the stepper motor can be adjusted by adjusting the duty cycle of the PWM by the program. Combined with ESP32 products, the performance of this designed product can be stable and reliable. The clock system of ESP32 has multiple timers and with their use with the interrupt system, multiple stepper motors can be efficiently controlled simultaneously. And the WiFi module of ESP32 can realize remote control easily and conveniently. According to the principle of the stepping motor, the half-step control, and full-step control are realized. Additionally, a micro step mode with PWM signal with cosine function is designed to control the stepper motor. A user-friendly web application has been developed to control the system of four motors, allowing you to remotely control a four-engine system in a simple and convenient way.

Кроковий двигун – це блок системи управління для досягнення мети зручного використання та точного керування, що значно полегшує наше життя та підвищує рівень сучасної високотехнологічної промисловості. Зокрема, кілька крокових двигунів можуть бути об’єднані в систему і працювати разом з використанням програми дистанційного керування, що значно покращує гнучкість та застосовність обладнання. У реальному житті кілька крокових двигунів використовуються разом частіше. Наприклад, 3D-принтер, використовуючи одночасно три крокові двигуни, вісь x, вісь y та вісь z, може визначити ліву частину простору та точно надрукувати потрібний нам тривимірний об’єкт. Додавши систему дистанційного керування по WiFi можна керувати рухом двигуна в режимі реального часу та повністю автоматизувати процес. Наприклад, ендоскопи, які часто використовуються в медицині, коли ендоскопу потрібно внести мікрокоригування в положення, ми можемо використовувати дистанційне керування для внесення змін у режимі реального часу. Представлено проект використання ESP32 для керування кількома кроковими двигунами та використовує мову Python для написання програм на основі мікропрограмного забезпечення microPython для реалізації віддаленого керування кількома кроковими двигунами. Швидкість і напрямок крокового двигуна можна регулювати і керувати за допомогою імпульсних сигналів. Система годинника ESP32 може генерувати імпульсний сигнал ШІМ, ESP32 поставляється з модулем WiFi, який може підтримувати дистанційне керування. Швидкість крокового двигуна можна регулювати, регулюючи робочий цикл ШІМ програмою. У поєднанні з продуктами ESP32 продуктивність цього розробленого продукту може бути стабільною та надійною. Система відліку часу ESP32 має кілька таймерів, використання яких з системою переривань, дає можливість ефективно керувати кількома кроковими двигунами одночасно. А модуль WiFi ESP32 може реалізувати дистанційне керування легко та зручно. Відповідно до принципу дії крокового двигуна, реалізовано півкрокове керування та повнокрокове керування кроковим двигуном, а також мікрокове керування з використанням ШІМ сигналу, що змінюється за законом косинусної функції. Для керування двигуном було розроблено зручний веб-додаток, що дозволяє здійснювати дистанційне керування системою, що складається з чотирьох двигунів, у простий і зручний спосіб.